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T-reap的理论表征及应用

时间:2023-08-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:T-reap理论,又称平衡二叉树或平衡树理论。T-reap是一种具有二叉搜索树和堆合并构成的新型数据结构。之所以称其为“平衡树”,是因为它的名字取了Tree和Heap各一半。作为一种新型的数据结构,T-reap具有特殊的性质:①一棵树与它所属子树的高度差的绝对值不超过1;②左右两个子树都是一棵平衡二叉树;③堆和树的性质是冲突的;④二叉搜索树满足左子树<根节点<右子树。

T-reap的理论表征及应用

T-reap理论,又称平衡二叉树(Balanced Binary Tree)或平衡树理论。T-reap是一种具有二叉搜索树和堆合并构成的新型数据结构。之所以称其为“平衡树”,是因为它的名字取了Tree和Heap各一半。作为一种新型的数据结构,T-reap具有特殊的性质:①一棵树与它所属子树的高度差的绝对值不超过1;②左右两个子树都是一棵平衡二叉树;③堆和树的性质是冲突的;④二叉搜索树满足左子树<根节点<右子树。因此,在平衡二叉树数据结构中,并不是以单一的键值作为节点的数据域,每个节点的数据域包含2个值A和B。在T-reap中,A值和原来的二叉搜索树一样,满足左子树<根节点<右子树,B值满足堆的性质,根节点的B值小于等于(或大于等于)左右节点B1、B2。

图1 平衡二叉树示意图(www.xing528.com)

在实际过程中,我们可以形象地把一个数据库比作一棵枝繁叶茂的大树,如果对一棵“数据树”进行查询、搜索等操作,所花的时间与数据库的大小(即树的高度)成正比。基于这样的思考,我们就可以从两个角度开展工作,以提高检索效率,其一是,改造数据库的结构,让它更便于检索,形象地说就是“修剪树”,让树维持矮矮胖胖的好身材,也就可以实现缩短检索周期的目的;其二是,创新索引算法,目的是以较短的时间完成上述工作,总体也能节省较多的时间和精力,本文以“T-reap”理论为立足点,力求对此问题有所突破。关于T-reap检索的性能,可以说如果一次检索需要访问4个节点(这里的节点也相当于树的枝杈),数据库系统设计者利用磁盘预读原理,把节点的大小设计为一个页,那读取一个节点只需要一次I/O操作,完成这次检索操作,最多需要3次I/O操作。T-reap的优点在于其节点只存key,大大地减少了节点的数量,那么每个节点就可以存放更多的记录,“数据树的更矮了”,I/O操作自然就会相应减少。由于数据记录越小,每个节点存放的数据就越多,树的高度也就越小,I/O操作就少了,检索效率自然而然就高了,因此,T-reap也就拥有了更好的性能。

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